金筆獎 | 改善CAR-T細(xì)胞療法在實體瘤應(yīng)用中療效策略一覽

       嵌合抗原受體（CAR）T細(xì)胞療法是一種新型的過繼免疫細(xì)胞療法，其通過對病人T細(xì)胞的工程化改造，將獨立的MHC特異性抗原受體與協(xié)同刺激分子融合在T細(xì)胞內(nèi)外，跳過抗原處理和呈遞過程，直接激活T細(xì)胞對癌癥特異性抗原的免疫應(yīng)答。

       CARs由細(xì)胞外、跨膜和細(xì)胞內(nèi)域三部分組成。細(xì)胞外域由一個單鏈可變片段（scFv）組成，它來自于抗體的輕和重鏈區(qū)域，作用是在不涉及MHC的情況下，與特定腫瘤相關(guān)抗原（TAA）結(jié)合。跨膜域也稱為鉸鏈域，由CD8和IgG4分子組成。它是細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)域之間的連接紐帶。胞內(nèi)域也被稱為激活或信號域，由CD3ζ組成。在細(xì)胞內(nèi)信號域的基礎(chǔ)上，CAR受體有4代。CD3ζ是第一代的細(xì)胞內(nèi)域。在接下來的幾代中，為了增強T細(xì)胞的激活、增殖和持久性，添加了共同刺激分子如，CD27、CD28、4-1BB或OX-40。第二代由一種共刺激分子組成，第三代由兩個共刺激分子組成。除了CD3ζ和共刺激分子，第四代還增加了抗腫瘤細(xì)胞因子基因（IL-12，IL-15），增強了工程化T細(xì)胞的抗腫瘤效應(yīng)。

       四代CAR-T原理圖

       目前，CAR-T療法在血液惡性腫瘤中表現(xiàn)出了良好的效果，但卻無法證明其在實體瘤中的價值。失敗的原因有三，分別是：①缺乏合適的針對實體瘤的表面抗原；②腫瘤免疫逃逸機制影響CAR-T細(xì)胞在實體瘤中的浸潤；③免疫抑制的腫瘤微環(huán)境降低了CAR-T細(xì)胞的功效。在此，我們將討論采取哪些策略來增強CAR-T細(xì)胞療法在實體瘤中的應(yīng)用。

       如何解決缺乏合適針對實體瘤的表面抗原的問題

       策略1：靶向腫瘤突變抗原

       EGFR是ErbB致癌基因家族成員之一，也表達在正常和腫瘤細(xì)胞表面。在許多癌癥，如胰 腺 癌、頭頸癌、結(jié)腸癌和乳腺癌中，EGFR均過表達，適合作為CAR-T細(xì)胞療法的靶點。研究發(fā)現(xiàn)，敲出EGFR的6-273氨基酸形成的EGFRvIII，在腦癌中高表達，也是一種理想的靶點。類似地，另一個針對腦癌的靶點是IL13Rα2。它是僅僅表達于癌細(xì)胞，正常腦組織中不表達。在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中過度表達，關(guān)于IL13Rα2的T細(xì)胞治療正在進行中。

       策略2：靶向多個腫瘤抗原

       EGFRvIII CAR-T細(xì)胞療法在膠質(zhì)瘤病人表現(xiàn)出區(qū)域差異。IL13Rα2 CAR-T細(xì)胞療法在治療初期有應(yīng)答反應(yīng)，但隨后由于對CAR-T的免疫抑制癌細(xì)胞又重新出現(xiàn)。為了解決這一問題，研究使用針對雙靶點（EphA2 HER2 和IL13Rα2）的CAR-T細(xì)胞療法表現(xiàn)出了良好的預(yù)臨床效果。

       策略3：對CAR-T細(xì)胞進行再修飾

       從1代發(fā)展到4代，研究者一直在對CAR-T細(xì)胞近行不斷修飾和改進。有一些T細(xì)胞激活的負(fù)調(diào)節(jié)蛋白如二?；视?DAG)激酶，它有助于第二信使DAG的代謝和降解，來限制RAS的激活。針對這些調(diào)節(jié)劑和制造沒有這些酶的CAR-T細(xì)胞，可以提高T細(xì)胞治療在實體腫瘤中的功效。

       策略4：篩選腫瘤過表達抗原

       實體瘤的異質(zhì)性是CAR-T細(xì)胞療法在實體瘤中關(guān)鍵的限制因素。治療過程中，細(xì)胞表面抗原異質(zhì)性是腫瘤復(fù)發(fā)的主要原因之一。篩選出腫瘤表面抗原過表達的病人是解決這一問題的途徑之一。針對高抗原表達的患者采用特定的CAR-T細(xì)胞進行治療，可以減少腫瘤局部反應(yīng)的機會，提高整體療效。

       策略5：雙CAR系統(tǒng)

       CAR-T細(xì)胞療法的一個主要問題是找到理想的抗原，因為大多數(shù)抗原也由正常的身體細(xì)胞表達。因此，激活的T細(xì)胞，也會破壞正常的組織。為了避免這種復(fù)雜性，引入了雙CAR的新概念。即工程化的T細(xì)胞包含兩種CAR-T細(xì)胞，T細(xì)胞的激活將取決于這兩中CAR-T細(xì)胞同時與它們的特定抗原結(jié)合。它將增加T細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的特異性，而正常組織則會減少與免疫相關(guān)的損害。最初，這些雙CAR-T細(xì)胞甚至在呈現(xiàn)一種抗原時也表現(xiàn)出了溶解細(xì)胞反應(yīng)，因為激活是如此強烈，以至于一種抗原能夠引發(fā)免疫反應(yīng)。后來，研究人員降低了CAR-T的親和力，需要與CAR-T細(xì)胞結(jié)合的雙腫瘤抗原來啟動免疫應(yīng)答。有了這個策略，我們就能控制免疫反應(yīng)的親和力，也能預(yù)防免疫相關(guān)的不良反應(yīng)。雙CAR系統(tǒng)FT819預(yù)臨床數(shù)據(jù)在2018年AACR上大放異彩。

       策略6：引入自殺基因

       在正常組織中也存在目標(biāo)抗原的情況下，抗腫瘤的效果就與免疫相關(guān)的**有關(guān)了，因為我們不希望正常的細(xì)胞受到傷害。這種**可以通過誘導(dǎo)自殺基因來預(yù)防。這些自殺基因會選擇性地抑制CAR-T細(xì)胞，從而減少對鄰近正常組織的傷害。目前在血液惡性腫瘤中有兩種自殺基因，它們是誘導(dǎo)型caspase 9和單純性皰疹胸苷激酶。這一策略將提高汽車T細(xì)胞治療的療效和臨床反應(yīng)。

       如何解決腫瘤免疫逃逸機制對CAR-T細(xì)胞在實體瘤中浸潤的影響

       策略1：使CAR-T細(xì)胞上表達趨化因子受體

       趨化因子由癌細(xì)胞分泌，有助于T細(xì)胞的移行至腫瘤部位。對于CAR-T細(xì)胞適當(dāng)?shù)倪w移，CAR-T細(xì)胞受體應(yīng)該是對趨化因子的補充。如果受體和趨化因子間存在不匹配，也會出現(xiàn)次優(yōu)的細(xì)胞輸送，從而導(dǎo)致臨床反應(yīng)不佳。因此，添加這些趨化因子基因?qū)⒏玫剡w移T細(xì)胞，改善臨床反應(yīng)。

       策略2：利用溶瘤病毒提高趨化因子對CAR-T細(xì)胞的輸送

       在不影響正常細(xì)胞的情況下，溶瘤病毒有選擇性地感染、復(fù)制和導(dǎo)致惡性細(xì)胞的溶解。因此，溶瘤病毒裝備CCL5（也稱為RANTES）和IL-15后，將起到趨化因子和生長因子的作用，有助于T細(xì)胞的遷移，并為T細(xì)胞的生長和生存創(chuàng)造一個細(xì)胞因子豐富的環(huán)境。與動物研究中的個別療法相比，武裝的溶瘤病毒和T細(xì)胞療法聯(lián)合使用，顯示出了顯著的效果。因此，研究人員將這兩種特性結(jié)合起來，以改善CAR-T細(xì)胞的輸送。另一個好處是，這些趨化因子僅在腫瘤細(xì)胞附近被檢測到，而不是在血清中，因此沒有系統(tǒng)性**。

       策略3：HPSE-CAR-T細(xì)胞

       T細(xì)胞會降解細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）和亞內(nèi)皮基底膜，促進對腫瘤細(xì)胞的滲透。它們分泌特定的酶來實現(xiàn)這個功能，其中一個是乙酰肝素酶（HPSE），它能裂解HSPGs的硫酸乙酰肝素鏈。在CAR-T細(xì)胞工程化時，功能上的變化使它們無法分泌HPSE，從而減少了CAR-T細(xì)胞治療的抗腫瘤效果。為了解決這個問題，研究人員開發(fā)了能夠表達HPSE的工程T細(xì)胞。HPSE的CAR-T細(xì)胞療法顯示了更好的ECM降解效果，增強了T細(xì)胞的滲透，提高了抗癌效果。這一策略對改善實體腫瘤中T細(xì)胞治療的效果是有益的。

       策略4：CAR-T細(xì)胞的區(qū)域遞送

       對CAR-T療法的主要擔(dān)憂是系統(tǒng)的副作用，以及CAR-T細(xì)胞在癌癥部位的不良遞送。如果我們能直接在腫瘤部位運送T細(xì)胞，這些都可以得到處理。目前，對CAR-T細(xì)胞的區(qū)域傳遞進行了各種臨床前和臨床研究，已經(jīng)得到了不多的結(jié)果。

       改善腫瘤微環(huán)境提高CAR-T功能策略

       策略1：PKA抑制CAR-T細(xì)胞療法

       PGE2是一種免疫抑制因子，它在腫瘤細(xì)胞上表達，通過抑制T細(xì)胞增殖和CD4輔助性T細(xì)胞功能來抑制免疫反應(yīng)。PGE2與腺苷一起激活PKA，進一步抑制T細(xì)胞增殖。RIAD是一種肽，可以破壞PKA和埃茲蛋白之間的聯(lián)系，解除PKA對T細(xì)胞激活的抑制。CAR-T-RIAD細(xì)胞療法直接針對間皮素，提高了CAR-T細(xì)胞浸潤，細(xì)胞因子釋放，和抗腫瘤效果。

       策略2：過氧化氫酶CAR-T細(xì)胞療法

       在實體瘤中，腫瘤微環(huán)境的炎癥反應(yīng)增加了ROS的產(chǎn)量，高劑量的ROS通過抑制免疫反應(yīng)來幫助腫瘤生長和增殖。為了提高高氧化腫瘤微環(huán)境中CAR-T細(xì)胞的持久性，研究人員已經(jīng)引進了表達過氧化氫酶的CAR-T細(xì)胞，減少腫瘤環(huán)境中氧化應(yīng)激反應(yīng)，為CAR-T細(xì)胞免受氧化損傷提供了保護，增強了抗腫瘤的效果。與此同時，它還為鄰近的NK細(xì)胞提供了保護，進一步有助于降解癌細(xì)胞。

       策略3：IDO抑制CAR-T細(xì)胞療法

       缺乏營養(yǎng)是實體瘤中CAR-T細(xì)胞治療失敗的一個主要原因。色氨酸是一種必需的氨基酸，由IDO代謝成免疫抑制代謝物，如3羥基蒽酸（3-HAA）和Kynurenine。在芳基烴受體（AHR）的幫助下，這種代謝物抑制T細(xì)胞增殖并導(dǎo)致T細(xì)胞的裂解。在淋巴瘤的體內(nèi)研究中，在CD19-CAR-T治療之前，給予氟達拉賓和環(huán)磷酰胺減少了IDO的表達，增強了抗腫瘤的效果。

       策略4：抗纖維化細(xì)胞激活蛋白（FAP）CAR-T細(xì)胞療法

       與癌癥相關(guān)的基質(zhì)細(xì)胞（CASC）是癌癥周圍的正?；|(zhì)細(xì)胞。它們分泌各種細(xì)胞因子、生長因子、趨化因子，幫助腫瘤擴散和轉(zhuǎn)移。FAP是一種絲氨酸蛋白酶，它在上皮癌CASC中高度表達，并促進腫瘤發(fā)生。因此，CAR-T細(xì)胞療法被設(shè)計成針對FAP。已經(jīng)在動物實驗中，促進CAR-T細(xì)胞效能方面取得了優(yōu)異的成績，在實體瘤中是一種有用的工具。

       除此之外，其它的改善腫瘤微環(huán)境提高CAR-T功能策略包括CD40配體的CAR-T細(xì)胞、腫瘤生長因子β（TGFβ)負(fù)轉(zhuǎn)基因CAR-T細(xì)胞、靶向細(xì)胞因子的CAR-T細(xì)胞和ICIs CAR-T細(xì)胞療法等。CD40L同它的受體CD40結(jié)合，致使樹突狀細(xì)胞抗原呈遞，細(xì)胞因子釋放，免疫球蛋白的同型轉(zhuǎn)換，激活B細(xì)胞。ICIs能改善腫瘤的微環(huán)境，解除腫瘤細(xì)胞對免疫細(xì)胞的免疫抑制。靶向細(xì)胞因子主要是解除某些細(xì)胞因子如IL-4和IL10的免疫抑制作用。這些新型CAR-T細(xì)胞療法在預(yù)臨床中均表現(xiàn)除了很好的療效。

       參考文獻：

       1. Jindal V, Arora E, Gupta S. Medical Oncology, 2018, 35(6): 87.

       2. Wei G, Ding L, Wang J, et al. Experimental hematology & oncology, 2017, 6(1): 10.

       作者簡介：Tumour,食品科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)士，國家三級公共營養(yǎng)師，生物化工專業(yè)碩士，目前為醫(yī)藥行業(yè)從業(yè)者，致力于癌癥靶點及IRs抗體的研究開發(fā)，工作之余時刻關(guān)注醫(yī)藥行業(yè)動態(tài)和進展，同時從健康安全角度熱切關(guān)注食品行業(yè)動態(tài)，為人類健康傳播和提供科學(xué)的食品知識。